甘蓝型杂交油菜角果长度与产量构成因素的相关分析

[目的]为了研究甘蓝型杂交油菜角果长度与产量构成因素的相关关系,[方法]试验以649个甘蓝型杂交油菜组合进行田间试验、室内考种及相关分析。[结果]结果表明：甘蓝型杂交油菜角果长度平均为6.4596cm,变幅范围4.7184-8.6463cm,角果长度在5~7cm之间的材料占总数比例的96.76%,而平均角果长度≥8cm的材料只占群体比例的1.54%,小于5cm的材料也只占群体比例的1.70%,说明油菜长角果与短角果材料都较少。角果长度与千粒重(r=0.3815)、角粒数(r=0.4324)及单株产量(r=0.2347)呈极显著正相关,角果长度与单株角果数(r=0.0076)呈不显著正相关,说明在选育长角果材料的同时不仅可以提高千粒重、角粒数及单株产量,而且不会降低单株角果数。[结论]由此可知,提高油菜的角果长度,有利于提高油菜产量。     

白菜型油菜srb多室性状的遗传分析与分子鉴定

油菜多室角果是一种高产相关性状,本研究对桑日白油菜(srb)多室性状的遗传调控机制进行研究。性状分析表明,该突变体具有稳定的多室角果表型,单株多室角果比例为94.7%~100.0%,每角果平均3.5个心皮。遗传上srb突变体中的多室性状受1对隐性核基因控制。比较测序分析发现,srb中BrCLV3基因的CLE motif中存在一种新的单核苷酸突变(C/G),可导致其保守结构域的第12位组氨酸突变为天冬氨酸,将该位点命名为Brclv3Asp12。利用SNP标记进行分离群体的鉴定,证实Brclv3Asp12中的C/G单核苷酸变异与多室表型共分离。转基因互补测验和体外多肽的处理试验进一步证实,该材料中控制多室性状位点Brclv3Asp12突变导致了CLV3多肽活性的减弱,是形成多室角果性状的原因。本研究初步阐明了白菜型油菜srb多室性状形成的机制。     

玉米缺陷型籽粒突变体的遗传分析及突变基因dek1-T7的定位

突变体是功能基因组学研究和分子育种的重要材料。自然条件下,在玉米自交系M08649中发现一个突变穗,其突变表型表现为凹陷,没有胚以及胚乳,不能发芽并繁殖后代的缺陷型籽粒(defectivekernel)。利用出现籽粒突变自交系M08649的杂合体与正常自交系齐319构建分离群体对突变体进行遗传分析,共有85个F2代自交穗具有突变籽粒,38个F2代自交穗表现为正常,统计分析发现其符合2:1的分离比例。同时在85个具有突变籽粒的穗子中,共有9961粒正常籽粒和3217粒突变籽粒,符合3:1的分离比例,初步证实自交系M08649中控制籽粒发育的突变基因属于单个基因的隐性突变,暂命名为dek1-T7(t)。利用SSR分子标记将该基因初步定位在第1染色体的短臂上1.03区,位于SSR标记bnlg2204和Hkf1-3之间,两个标记之间的物理距离为1.78Mb。本研究结果为该基因的克隆和功能分析奠定了基础。     

基于SLAF-seq技术开发长穗偃麦草染色体特异分子标记

长穗偃麦草1E及7E染色体上带有重要的抗赤霉病基因, 开发大量相关染色体特异分子标记有助于准确定位抗性基因及获得可用于辅助育种紧密连锁的标记。基于SLAF-seq技术, 获得了368个长穗偃麦草1E染色体特异片段, 随机选取80个特异片段设计引物, 开发了20个长穗偃麦草1E染色体特异分子标记、2个长穗偃麦草基因组特异分子标记及26个其他特异分子标记, 效率达60%。用这些特异标记能稳定检测出不同小麦–长穗偃麦草衍生材料中的1E染色体或片段。通过标记与优良性状的共分离特性, 获得与相关基因紧密连锁的标记, 将为小麦抗性育种中的分子标记辅助选择提供依据。     

甘蓝型油菜双低萝卜质不育恢复系快速改良技术研究

通过采取不同的常规育种策略和小孢子培养、分子标记辅助选择等现代生物技术,研究了提高甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系改良效率的方法。结果表明,在甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系杂交转育过程中,采用杂交后代与萝卜质不育系杂交,可使杂交后代分离群体中不具备恢复基因的单株在花期表现出来,无须测交即可进行选择;杂交后代通过小孢子培养,可将稳定纯合时间由传统自交8个世代缩短到3个世代;通过萝卜特异分子标记辅助选择可大大提高选择的精度,减少筛选所需的人力、土地和时间,选择效率提高90%。试验筛选出19个在萝卜质不育恢复系中能够扩增出单一、易于辨别的谱带的SCAR标记引物,其中10个引物在现有的甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系中均能检测出特异标记。筛选出的甘蓝型油菜萝卜质不育恢复系的特异分子标记与前人研究存在差异,标记相似系数为48.28%~93.10%。通过分子标记无法区分高硫甙和低硫甙恢复系,选育低硫甙萝卜质不育恢复系还需要借助品质分析仪。成功筛选得到6个甘蓝型油菜低芥酸、低硫甙、抗寒、结角正常、农艺性状优良的萝卜质不育恢复系,为将甘蓝型油菜萝卜质不育杂种优势应用于我国油菜生产奠定了基础。     

芹菜黄色突变体的遗传及生长表现研究

为了研究芹菜黄化突变的遗传规律及黄化突变体与正常个体的生长表现差异,对黄化突变自交系CE188H与正常绿色自交系CE155杂交的F2分离群体进行了性状观察分析,经卡平方(χ2)分析证明黄化突变与正常绿色的分离比例符合1∶3的分离预期,该黄色性状为质量性状,由1对隐性核基因控制,绿色性状对黄色性状为完全显性,且黄色性状的表现不受温度、光照等环境条件的影响。通过观察测定芹菜黄化突变自交系CE188H(yel yel)和正常绿色自交系CE188L(YEL YEL,与CE188H为近等基因系)的株高、展开度、叶柄长度、叶柄宽度、鲜质量、干质量,以及叶绿素、可溶性固形物和粗纤维含量,结果表明,该黄化突变体叶片中叶绿素含量仅为正常株的55.64%;黄化突变体CE188H在整个生长过程中叶片数量多于正常绿色自交系CE188L,平均为CE188L的1.18倍,但株高、展开度、叶柄长度、鲜质量、干质量显著低于正常绿色自交系,叶柄宽度、干物质含量、可溶性固形物含量无显著差异;黄化突变体CE188H的粗纤维含量是正常CE188L的1.23倍。黄色性状遗传稳定可作为苗期标记性状在芹菜杂种种子的生产和纯度鉴定中应用。     

谷子条纹叶突变体wsl2的鉴定及候选基因分析

谷子叶色突变体是探究叶绿体发育机制和C4光能利用率的理想材料之一。为了研究谷子叶色突变的分子机制,从谷子主推品种长农35号的甲基磺酸乙酯(EMS)诱变库中筛选鉴定到一个苗期条纹叶突变体wsl2,通过表型鉴定、遗传背景检测和遗传分析,同时利用MutMap方法快速精细定位突变基因,并根据突变位点开发共分离分子标记等方面对该突变体进行研究。结果表明,wsl2在苗期表现为条纹叶表型,但从拔节期开始恢复为正常叶片表型;wsl2与野生型遗传背景相同且wsl2受一个隐性核基因控制;MutMap精细定位的关联区间内包含9个非同义突变基因,其中,Seita.9G561800是一个编码与叶绿体相关的PsbP蛋白基因,含有6个外显子和5个内含子,在第1外显子77 bp处发生G/T碱基突变,导致一个精氨酸(R)突变成亮氨酸(L)。根据突变碱基设计了dCAPS标记MRI498-1(Cac8Ⅰ)和共分离标记MRI501-3,进一步验证了wsl2突变体的候选基因突变位点。研究鉴定了一个新的条纹叶突变体wsl2,对PsbP基因光合作用反应机制的进一步研究奠定了理论基础,丰富了谷子叶色突变体资源,同时验证了MutMap方法克隆谷子突变基因的有效性。     

小麦矮秆突变体的鉴定及其突变性状的关联分析

矮秆突变体是小麦育种和株高遗传研究的重要基因资源。通过‘云麦53’成熟种子的EMS (Ethyl methyl sulfonate)诱变及诱变植株连续自交,获得了33个M3代候选突变体。通过诱变亲本与M2和M3代候选植株的株高差异分析,筛选到26个矮秆突变体,其株高变幅为(13.61±0.11)~(44.08±1.73) cm。基于8个矮秆基因的12个特异性标记检测发现, 26个矮秆突变体至少携带2个矮秆基因标记位点。除株高外, 26个矮秆突变体还携带穗长、小穗密度、节间数和平均节间长4个不同突变性状。26个矮秆突变体可聚为5个亚类,第1亚类的小穗数和小花数最少;第2亚类的株高最矮,穗长和平均节间长最短,小穗密度最高;第3亚类突变体的节间数最少。株高与平均节间长和节间数呈极显著相关,偏相关系数分别为0.94、0.58,但与穗长、小穗数、小花数和小穗密度4个性状无相关性。26个矮秆突变体的株高与平均节间长和节间数关联遗传,携带不同的突变基因组合,可用于小麦矮化育种,以及株高、穗长和小穗密度等性状的遗传机制研究。     

小麦显性矮秆基因Rht3理想株高突变体的基因型检测

本研究采用4BS染色体携带Rht3基因的小麦显性矮源"矮苏3"(55～60 cm),经辐射与化学诱变,获得了一系列株高在70～85 cm、具小麦育种理想株高的突变体.采用形态标记、生化标记及分子标记对上述理想株高突变体进行了基因型检测.经成熟种子萌发试验的生化标记检测表明,理想株高突变体仍具有显性矮秆基因Rht3成熟种子α-淀粉酶活性低而抗穗萌的特性.经采用位于4BS染色体上的"易组太谷核不育基因MS2 (4BS)"作为形态标记基因来定位理想株高突变体携带的半显性矮秆基因,证实了理想株高突变体携带的半显性矮秆基因与MS2(4BS)连锁、因而与Rht3基因同位于普通小麦4B染色体上.基于通常认为Rht3与隐性矮秆基因Rht1同为4BS染色体上的复等位基因,经采用Ellis等开发的"perfect marker"SSR特异引物的分子标记检测,在矮苏3及其理想株高突变体上同时扩增出了与Rht-B1b相同的237 bp的特征带.以上3种类型的基因标记检测的结果,均有利于说明矮苏3的理想株高突变体携带Rht3突变衍生的复等位基因,因其具理想株高而又抗穗萌,可望作为半显性创新矮源用于高度集约化的小麦"分子设计育种",以克服小麦育种目前局限于使用隐性矮源的局面,实现自"绿色革命"以来小麦育种矮源的升级换代.     

甘蓝型杂交油菜主花序长度与植株性状的相关分析

为研究甘蓝型杂交油菜主花序长度与植株性状间的相关关系,以649 个甘蓝型杂交油菜组合进行田间试验、室内考种及相关分析。结果表明：甘蓝型杂交油菜主花序长度平均为45.67 cm,变幅范围为(28.00~66.65 cm),且长主花序材料很少;主花序长度的变异系数较小,遗传力较高,不易受坏境条件的影响,适合早代选择;主花序长度与株高(r=0.8262)、主花序角果数(r=0.7804)、单株角果数(r=0.7466)、一次分枝数(r=0.4680)、主花序角果长度(r=0.3164)、角粒数(r=0.2322)均呈极显著正相关,主花序长度与有效分枝位及千粒重呈不显著正相关,单株产量与单株角果数、主花序角果数、主花序长度、株高、一次分枝数均呈极显著正相关,主花序角果长度与角粒数、千粒重呈极显著正相关;利用相关性分析可知,选育长主花序的材料,能有效提高株高、主花序角果数、单株角果数、一次分枝数、主花序角果长度、角粒数,从而达到提高油菜产量的目的。结合当前直播或机播油菜高密植生产要求,应当选育主序长、主花 序角果数多、角果较长、单株产量高的材料。     

利用非条件和条件QTL解析油菜产量相关性状的遗传关系

基于前期研究中构建的Sollux/Gaoyou DH群体在9个环境中的表型数据和新版遗传图谱,对油菜角果长度进行QTL定位,估测QTL的加性、上位性和环境互作效应。并通过条件QTL方法,解析角果长度与角果粒数和粒重之间的遗传关系,以期利用标记辅助,探讨通过选择角果长度基因型以增加角果粒数、提高千粒重,最终达到增加产量的可能性。结果共检测到在3个环境以上稳定表达的控制角果长度QTL 8个,加性效应值在0.09~0.26 cm之间,效应总和解释群体遗传总变异的60%。8对上位性QTL效应值在0.035~0.075 cm之间,效应总和为加性总效应的38%。QTL与环境互作效应只在少数位点和个别环境中显著。条件QTL研究表明,q SLA2、q SLC1-2和q SLC8-1位点,角果长度的变化对角果粒数影响较大;而通过选择q SLA7、q SLC1-2、q SLC8-1和q SLC8-2长角果标记基因型,可望同时提高角果粒数和千粒重。6个主效QTL 11个连锁标记基因型和表现型的关联分析,验证了条件QTL分析结果,表明通过对q SLA2、q SLA7、q SLC8-1和q SLC8-2位点6个连锁标记(ZAAS423、SUC1-3、ZAAS12a、ZAASA7-28、ZAAS433和ZAAS437)长角果基因型的聚合,可增长角果约2 cm,间接增加角果粒数2粒,同时提高千粒重0.4 g,从而可望实质性地提高油菜产量水平。     

水稻矮秆鞘包穗突变体茎的形态解剖学研究

以T-DNA标记的水稻矮秆、鞘包穗突变体A846及其野生型为材料,用解剖学方法对比研究茎的外部形态和显微结构。结果表明：突变体A846平均株高38.64cm,大于野生型株高的一半,为半矮秆类型;其矮生性在拔节期显著表现;主茎茎秆各节间收缩比例不一,穗下第一节间显著缩短,与sh-型突变体类似;茎秆各节间居间分生组织细胞分化正常,由居间分生组织分化的细胞延伸受到不同程度的阻碍;各节间基本组织细胞纵向长度相应缩短,穗下第一节间缩短比例最大,其平均值小于野生型的一半;主茎节间数目与旗叶的叶鞘长类似于野生型。     

一个水稻长护颖突变体的遗传分析和基因定位

花器官发育异常突变体是研究植物花发育分子机理的重要材料。本研究在特种栽培稻品种"鸭血糯"中发现一个长护颖自然突变体,命名为Osleg(Oryza sativa long empty glumes)。组织细胞学分析表明,该突变体护颖的远轴表皮细胞凸凹不平,毛状体较多,许多瘤状体轴向平行排列,与外稃表皮细胞结构相似。遗传分析结果表明,该突变性状受一对隐性基因控制。将Osleg纯合体与籼稻品种9311杂交构建F2定位群体,利用已公布的水稻SSR标记和自行设计的STS标记对突变位点进行基因定位,最终将OsLEG定位在水稻7号染色体短臂上的LC15和LC25标记之间,物理距离约207kb,为进一步克隆OsLEG基因和研究禾本科植物花器官的分子调控机理提供了重要科学依据。     

黄瓜黄色子叶突变体遗传及相关AFLP标记

以黄色子叶突变体B180H为母本,颜色正常子叶黄瓜Q12为父本,配制F1、F2、BC1,并通过对6世代子叶叶色特征的观察和统计分析,研究该黄色子叶性状的遗传规律,并利用BSA法、AFLP技术筛选与黄色子叶性状基因紧密连锁的分子标记。结果表明,黄瓜黄色子叶性状是由1对核基因控制的稳定遗传的隐性性状,绿色子叶相对于黄色为完全显性。通过BSA法和AFLP分子标记,应用1 024对引物组合EcoRⅠ-NN/MseⅠ-NNN对黄色、绿色子叶亲本进行筛选,筛选到了1个与黄瓜黄色子叶性状相关的共显性标记E-AG/M-AAG。测序结果表明,片段长度分别为258 bp和257 bp,为发生插入/缺失或突变的同源序列;在黄色子叶个体中只扩增出了258 bp的特异片段,绿色子叶个体中扩增出了257 bp的特异片段或同时扩增出258 bp和257 bp两个特异片段。经组外其他F2单株验证发现,鉴定结果符合率高达96.74%,以Mapmaker 3.0软件分析,该标记与子叶黄色突变位点的连锁距离为3.2 cM。该性状可作为苗期遗传标记性状,在杂交育种和品种纯度鉴定上有极大的利用价值。     

一个控制水稻侧生小穗形成基因的遗传定位分析

水稻的穗是一个典型的圆锥花序,其发育形态直接影响水稻产量。本研究利用本课题组创建的水稻"中花11号"T-DNA插入突变体库,通过表型筛选鉴定了一个稀穗突变体。该突变体在营养生长阶段表现为分蘖数减少,生殖生长阶段稻穗一次枝梗发育正常、但二次枝梗数和侧生小穗数目显著减少,表现为明显的稀穗表型。分子检测结果表明该突变体不是由T-DNA插入导致的。通过与籼稻品种"珍汕97"构建F2遗传定位群体遗传分析表明:该突变性状受一个隐性基因所控制。采用图位克隆的方法将目标基因定位于4号染色体上的SSR标记RM16880和RM1205之间约120 kb范围内。基因组序列分析表明:该突变体是由于LAX2基因序列缺失60 bp所导致。该突变体是LAX2的一个新的等位突变体,命名为lax2-4。lax2-4为研究LAX2控制水稻穗形态建成的分子机制积累了遗传材料。     

应用遗传标记进行亚麻酸表型选择评价

标记辅助选择能在授粉前鉴别基因型，从而允许育种家仅对适宜材料进行杂交或回交，所以能提高育种效率。本研究旨在应用2个脂肪酸脱氢酶基因GmFAD3A和GmFAD3C突变体的特异分子标记，评价大豆亚麻酸表型选择的准确性。在选择过程的早期得不到这些标记，我们用之追溯确定表型选择亚麻酸≤35g／kg时在获得2个位点突变等位基因纯合基因型方面是成功的，但是表型选择并不是无缺的。种子亚麻酸含量的化学分析也不能准确预测基因型。与应用2个脂肪酸脱氢酶基因突变体特异分子标记的情况相比，高代杂合体的选择效率降低了。这种误差可能来源于不准确的样本追溯或鉴定，混杂、或者是化学分析方面的误差。应用突变体特异分子标记鉴定R代GmFAD3A和GmFAD3C突变等位基因纯合系，结合降低采样误差就能免除随后世代亚麻酸含量的化学测试，从而可以将重点放在其它性状上。     

大豆长片段插入/缺失标记的开发与应用

为了开发稳定可靠、操作简便的大豆分子标记,以12份地理来源不同的大豆种质资源为材料,通过基因组10倍深度重测序开发长片段插入/缺失(InDel)标记,并应用2018年黄淮海大豆多点鉴定96份参试品系DNA指纹图谱构建.结果表明,在参试材料中,共检测到插入/缺失片段长度大于20 bp的InDel标记66561个,平均每条...     

甘蓝型油菜角果长度性状的全基因组关联分析

角果长度是油菜重要的农艺性状,适度增加角果长度有利于扩大角果库容量,增加光合面积,提高油菜的籽粒产量。本研究利用Illumina60KSNP芯片对496份具有代表性的油菜资源进行基因型分析,考察群体在4个环境中的角果长度表型,利用MLM和GLM模型进行全基因组关联分析。结果表明, MLM模型检测到7个位点,联合解释25.01%的表型变异; GLM模型检测到25个位点,联合解释41.77%的表型变异。合并共同位点后得到27个位点,其中7个与前人报道的QTL重叠,其余20个是新鉴定的位点。效应最大的位点Bn-A09-p29991443位于A09染色体,在MLM和GLM模型中分别解释13.89%和12.86%的表型变异,携带其优异等位基因的材料平均角果长度增加0.89cm。同时,在该位点附近找到已克隆的油菜角果长度基因ARF18和BnaA9.CYP78A9。此外,在5个位点附近发现拟南芥已知角果长度基因GID1b、FUL、EOD3、DOF4.4和GA20ox1的同源拷贝。本研究结果有助于解析角果长度的遗传基础,为研究角果长度的调控机理,指导角果长度的遗传改良打下基础。     

矮杆和半矮杆大豆突变体植株生长对外源GA3的响应

矮杆和半矮杆突变体是研究植物基因功能和培育高产作物新品种的重要材料。本研究以矮杆和半矮杆大豆突变体与各自野生型品种为材料, 利用外源赤霉素(GA₃)处理不同发育时期植株, 研究植株生长速率和成熟期株高性状发育对外源GA₃的响应及主茎纵向细胞的形态学变化, 分析两类突变体与各自野生型之间的内源赤霉素含量差异。结果表明, 外源GA₃(40 mg L^-1)对半矮杆和矮杆突变体的作用效果明显不同, GA₃处理后半矮杆突变体植株在不同测定时段的平均生长速率达到2.76 cm d^-1, 而矮杆突变体的平均生长速率仅为0.92 cm d^-1, 而且成熟期半矮杆突变体植株的平均高度、主茎平均节间长度与节间纵向细胞长度均显著超过对照, 外源GA₃能够恢复其正常的野生型株高表型; 而矮杆突变体较对照的上述3项增幅均明显小于半矮杆型, 外源GA₃不能恢复其正常的野生型株高表型。说明半矮杆突变体的植株生长对外源GA₃有明显响应, 为GA₃敏感型突变体; 而矮杆突变体仅在生育前期对外源GA₃有一定程度响应, 为GA₃钝感型突变体。半矮杆和矮杆突变体成熟期植株的内源GA₃₊₁含量均显著低于各自野生型品种, 这可能是二者表型矮化的生理原因。     

亚洲棉短绒突变体纤维发育及其差异基因表达分析

棉花纤维是重要的天然纺织材料,是最长的单细胞,是研究纤维发育的良好材料。本研究以亚洲棉短绒突变体(FZ)及其野生型(fz)为材料,结合扫描电镜、石蜡切片、RNA-seq技术,解析棉花短绒起始的可能机制。与野生型(fz)的0DPA时期胚珠相比,突变体的胚珠在该时期仅有少量的纤维起始。在+3DPA时,突变体没有短绒细胞起始,仅有长纤维细胞,而野生型有大量的短纤维细胞和长纤维细胞。对这2个材料的0DPA、+3DPA、+5DPA和+8DPA胚珠差异基因分析结果显示,在短绒突变体(FZ)和野生型(fz)的4个纤维发育时期共挖掘出3780个差异表达基因,其中0DPA时差异基因数目最少,随着胚珠发育时间的延长,差异基因的数目逐渐增加。KEGG分析发现这些基因主要参与蜡质、角质生物合成,以及苯丙烷代谢和植物信号传导过程。共表达趋势分析显示,在突变体+3DPA上调的差异基因中,参与离子结合、MAPK级联反应、氧化还原活性和转录调控的基因表达受到正影响(表达水平提高),造成突变体短绒纤维不能正常起始。这些结果描述了二倍体亚洲棉短绒起始的动态变化,可为进一步研究棉纤维发育提供参考。